空间站实验舱柔性电池翼约束释放机构设计与验证

柔性太阳电池翼国内首次在中国空间站成功应用,是空间站系统最复杂、难度最大的机电产品之一,而约束释放机构作为柔性太阳电池翼系统的关键构成,用于实现太阳翼上升段压紧保护和在轨段解锁释放,其成败直接影响航天器任务成败。基于任务需求,本文介绍了柔性电池翼约束释放机构的构成、工作原理、详细设计以及仿真验证和在轨应用情况,分析其技术特点及关键技术。地面验证及在轨飞行试验验证了约束释放机构设计的正确性与合理性,为我国航天器多点大面积可重复压紧及解锁方面提供了一种新颖且可靠的解决方案。     

面向航天回收装备的大变形柔性传感器研究与应用（二）——大应变传感器

在极端环境条件下,受温度、压力、速度等因素影响,具有柔性和大变形特征的航空航天装备极易发生故障,因此研发相应的大变形柔性传感器以对其服役状态下的应变、曲率、气动外形等参数进行实时监测面临巨大的挑战。文章面向具有柔性和大变形特征的航天回收降落伞,设计了大变形柔性应变传感器（简称大应变传感器）,研究结果表明该大应变传感器在高达35%的应变范围内保持了优异的线性度（拟合优度>0.999）。文章还进一步探索传感器在降落伞的伞衣、伞绳、径向带等部位的集成方案并进行系统性测试,通过航天降落伞地面高塔投放试验和风洞试验的示范应用,有效地获得降落伞的变形状态信息,这对降落伞的结构设计优化与实时控制具有重要意义。     

微小卫星高分辨率相机CCD焦面组件热控制

为了保证微小卫星高分辨率遥感器相机的成像品质,需控制焦面组件的温度水平及温度稳定性,特别是焦面CCD光学探测器件的温度控制。首先提出以相变储能与超低刚度柔性导热索相结合的焦面组件精密热控方法,对相变储能装置与石墨柔性导热索的设计及参数选取进行详细介绍;然后,建立焦面组件的热仿真模型并进行温度计算;最后,在真空环境下进行了热试验。计算与试验结果表明,焦面CCD器件长期温度为15～18.5℃,工作温升速率为0.33℃/min,具有良好的温度水平与温度稳定性;热控补偿功率≤4.8 W,约为焦面组件发热功率的1/10,可节省卫星能源消耗,验证了焦面组件热控制方法的正确性。     

空间站宏微机械臂动力学建模与零反作用控制

为满足空间站宏微机械臂级联在一起运动的任务需求,文章提出一种简化的动力学建模方法。首先利用雅克比矩阵将柔性关节宏机械臂等效为柔性基座,根据柔性基座、刚性微机械臂以及两者之间的耦合作用推导出柔性基座机械臂动力学模型。基于机械臂系统的动力学冗余特性,采用零反作用运动控制法使柔性基座与微机械臂之间运动解耦。文中数学模型的仿真结果与商业软件一致,表明了柔性基座机械臂模型的正确性。另外,将零反作用轨迹跟踪控制法成功应用于该模型,使得微机械臂末端在跟踪期望轨迹的同时完全不会激起基座的弹性变形。     

柔性锥-杆式对接机构碰撞过程仿真研究

以中小型航天器普遍采用的锥-杆式对接机构为研究对象,提出一种柔性对接锥作为缓冲系统的方案,用柔性锥变形吸收撞击能量作为缓冲。用有限元法对碰撞过程进行仿真,讨论了柔性对接锥作为缓冲系统的性能对对接过程的影响。仿真结果表明:与普通对接锥相比,柔性锥能减小碰撞力峰值50%多。     

国外大型固化发动机喷管性能分析

概述了国外大型固化发动机喷管所用的主要材料及质量特性、喷管效率等性能。分析了采用可延伸出口锥的优越性，并结合我国情况，为缩小差距，提出了所应采取措施的建议。     

太阳翼展开过程中锁定冲击载荷研究（英文）

针对一类典型太阳翼,采用NASTRAN和ADAMS软件建立了太阳翼展开锁定通用分析模型;提出了一种改进的铰链建模方法,能够考虑铰链的所有重要刚度系数;最后,研究了有限元模型导入柔性多体模型的模态数、计算步长、铰链刚度和模态阻尼等参数变化对锁定冲击载荷的影响。通过分析可知,计算时需选取足够多的模态数及足够小的计算步长,还要采用较小模态阻尼,以得到冲击载荷的保守设计值。此外,地面试验得到多组刚度测试结果时,应选取最大刚度试验值,以得到保守结果。研究表明,文章采用的太阳翼展开锁定模型能够得到更准确的冲击载荷结果,并易于实施。     

潜射模拟弹筒盖系统柔性支撑降载技术

提出了筒盖系统带空行程的柔性支撑降载方案,基于含相变VOF模型和动网格技术并采用三维对称模型对潜射模拟弹筒口压力场及其对筒盖系统的影响特性进行了建模仿真,对比分析了9种不同空行程组合的仿真数据,获取了筒口压力场的气泡脉动特性、筒盖及其支撑环节的受载特性和筒盖的运动规律,验证了带空行程柔性支撑方案的可行性,同时也得到了便...     

微型固体姿控发动机微喷管内气粒两相流动规律的CFD-DSMC研究

微型固体姿控发动机在航天领域具有广泛的应用前景。以基于MEMS技术的微喷管为研究对象,首先通过计算微喷管中的克努森数,得到了微喷管中的气相流动状态;然后,采用CFD-DSMC方法,模拟了微喷管中的气粒两相流动,并研究了颗粒相质量分数和粒径对气相流动的影响。结果表明,在所研究的来流条件下,微喷管中的连续介质假设是成立的;气相与颗粒相间的动量和能量交换,导致气相马赫数降低、温度升高,同时也导致颗粒相速度增加、温度降低;颗粒相质量分数和粒径均能显著影响气相的马赫数和温度。     

快速升压过程喷管侧向载荷流固耦合分析

针对固体火箭发动机大膨胀比喷管出现的侧向载荷,采用三维数值仿真方法进行分析。通过集成软件平台MpCCI,连接计算流体动力学软件FLUENT和有限元软件ABAQUS,结合FLUENT中UDF功能,对燃气流动与喷管结构运动变形进行了耦合计算。计算结果发现,此大膨胀比喷管在快速升压阶段先后经历了自由激波分离和受限激波分离;分析得出了较强的侧向载荷主要由不对称的燃烧波、激波转变和喷管出口部位的激波震动3种状态产生;侧向载荷的大小也与快速升压的时间快慢有较大关系。采用流固耦合计算方法能体现喷管的结构变形,从而更准确地反映喷管与燃气流相互影响的真实环境,为更深入研究大膨胀比喷管侧向载荷提供了支撑。